結(jié)核病是由結(jié)核分枝桿菌引起的人類慢性傳染性疾病，是導(dǎo)致人類死亡最多的傳染病之一，并且全球約有1／3人口為結(jié)核分枝桿菌感染者。蚯蚓血紅蛋白（hemerythrin）廣泛存在于真核生物和原核生物中，功能主要包括氧的儲(chǔ)存、傳遞和運(yùn)輸。有研究表明霍亂弧菌中的含有蚯蚓血紅蛋白結(jié)構(gòu)域的蛋白VcBhr-DGC 作為一個(gè)氧的sensor調(diào)控蛋白，調(diào)控在還原和厭氧條件下細(xì)菌生理環(huán)境的轉(zhuǎn)變，這也暗示了細(xì)菌中蚯蚓血紅蛋白可能有其他未知的調(diào)控功能。

恥垢分枝桿菌是研究結(jié)核分枝桿菌的模式菌株，其有三個(gè)蚯蚓血紅蛋白MSMEG_2415、MSMEG_3312 和MSMEG_6212。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所米凱霞組研究人員首次通過(guò)基因敲除、回補(bǔ)、基因過(guò)表達(dá)技術(shù)以及藥篩、啟動(dòng)子調(diào)控實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了MSMEG_2415在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控選擇性sigma因子SigF的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)菌對(duì)過(guò)氧化氫H2O2的敏感性。相關(guān)研究2015年1月發(fā)表在雜志Frontiers in microbiology（doi: 10.3389/fmicb.2014.00800）上。

接著通過(guò)一系列蚯蚓血紅蛋白基因單敲、雙敲以及三敲菌株以及相應(yīng)的基因過(guò)表達(dá)菌株，和Albert Einstein College of Medicine 的 John Chan合作，通過(guò)藥篩和轉(zhuǎn)錄水平驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，MSMEG_3312和 MSMEG_6212 通過(guò)在轉(zhuǎn)錄水平影響轉(zhuǎn)錄因子MtrA的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)菌對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素紅霉素的敏感性，這兩個(gè)蚯蚓血紅蛋白不影響恥垢分枝桿菌對(duì)H2O2的敏感性。而MSMEG_2415只影響過(guò)氧化氫H2O2的敏感性，而與紅霉素敏感性無(wú)關(guān)（圖1）。通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)分析表明，這三種蛋白質(zhì)有不同的進(jìn)化起源，可能解釋他們的不同的生理功能。這是首次研究和報(bào)道同一細(xì)菌體內(nèi)多個(gè)蚯蚓血紅蛋白的功能，并從進(jìn)化上提供了理論依據(jù)。米凱霞組工作人員李曉靜和碩士研究生李晶晶為共同第一作者，米凱霞為通訊作者，John Chan為共同作者。相關(guān)研究發(fā)表在雜志Scientific Reports (doi: 10.1038/srep16130 )上。

以上研究得到中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金以及“973”項(xiàng)目的資助。